Solidworks simulation在支架千斤頂設(shè)計中的應(yīng)用

馬 飛

（河南中車重型裝備有限公司，河南 三門峽 472300）

Solidworks simulation在支架千斤頂設(shè)計中的應(yīng)用

馬 飛

（河南中車重型裝備有限公司，河南 三門峽 472300）

使用solidworks軟件對支架千斤頂進(jìn)行建模，并利用其自帶插件simulation進(jìn)行有限元分析，繼而得到分析結(jié)果。通過對結(jié)果的分析，說明solidworks simulation軟件在支架千斤頂設(shè)計中的應(yīng)用。

千斤頂；有限元；solidworks simulation

液壓支架是煤炭綜合機(jī)械化開采中不可缺少的配套設(shè)備之一，它是利用液壓千斤頂產(chǎn)生的支撐及牽引來實現(xiàn)其移動、支護(hù)的作用。隨著煤炭資源開采向大采高、低小采高發(fā)展，由淺部向深部發(fā)展，對支架的可靠性要求也越來越高，相應(yīng)地提高了支架千斤頂?shù)脑O(shè)計要求。千斤頂?shù)男阅芗翱煽啃?，也就直接關(guān)系支架支護(hù)的性能及要求。

通常，千斤頂?shù)膿p壞形式主要有內(nèi)串液、外漏液、焊縫漏液、活塞桿損壞等。除了密封失效等原因外，設(shè)計上的缺陷也會導(dǎo)致以上情況的發(fā)生。因此，在設(shè)計之初，對千斤頂進(jìn)行有限元分析進(jìn)而對其安全性能進(jìn)行評估是很有必要的。

1 三維模型的建立

Solidworks是全球裝機(jī)量最大的三維軟件，以其易學(xué)易用、功能強(qiáng)大等優(yōu)點，成為領(lǐng)先的，主流的三維CAD解決方案。而solidworks simulation插件能夠?qū)⒎抡娼缑?，仿真流程無縫融入到SolidWorks的設(shè)計過程中。

文章以缸徑為Φ160mm的千斤頂為例進(jìn)行分析。如圖1所示。

圖1 千斤頂裝配簡圖

該千斤頂缸徑Φ160mm、桿徑Φ105mm、行程700mm、工作壓力31.5MPa、推力633kN、拉力361kN。

為了便于分析，在進(jìn)行三維建模時對千斤頂?shù)牟糠纸Y(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，如密封、活塞等簡化，將其視為與活塞桿一體。對于焊接部位，不考慮焊接質(zhì)量的影響，而視為一體。在不影響分析的前提下，小倒角和溝槽也進(jìn)行相應(yīng)的簡化。進(jìn)而得到圖2的solidworks三維模型。

圖2 千斤頂三維模型

圖4 VonMises等效應(yīng)力圖

圖5 位移變形圖

從圖4中可以看出，該千斤頂應(yīng)力分布均勻，在1.5倍工作壓力下，最大應(yīng)力約為723.4MPa，在不考慮由于局部模型棱角造成的應(yīng)力集中的情況下，最大應(yīng)力約為181MPa。而千斤頂常用材料為27SiMn，經(jīng)熱處理后，其屈服強(qiáng)度為847～1070MPa，由此可知此材料足以滿足使用要求，并為材料的選用節(jié)能降成本提供有效的參考依據(jù)。

圖5中表示該千斤頂在此工況下位移變形情況，排除模型原因?？梢钥闯觯Ы镯敻左w直徑在受力時變形最大約為0.22mm，這為千斤頂密封的設(shè)計提供了重要的設(shè)計依據(jù)［1-2］。

2 結(jié)束語

通過對支架千斤頂Φ160油缸的三維建模并進(jìn)行有限元分析，得出相應(yīng)結(jié)果，結(jié)論與實際相符合，并可得到有利于設(shè)計改進(jìn)的參考資料。同時，也得出solidworks simulation在支架千斤頂設(shè)計中的良好應(yīng)用。

［1］李立明，賈國憲，袁恩嶺.基于SolidWorks Simulation液壓支架平衡千斤頂鉸接銷軸有限元分析［J］.煤礦機(jī)械，2012，（12）：86-88.

［2］李學(xué)明.一種新型并聯(lián)液壓支架的設(shè)計與研究［D］.安徽理工大學(xué)，2015.

TH211+.1

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1671-3818（2016）10-0062-01